Los ingenieros de UC Riverside son los primeros en informar la descomposición selectiva de una clase particularmente resistente de PFAS llamada ácidos carboxílicos fluorados (FCA) por microorganismos comunes.
En condiciones anaeróbicas, un doble enlace carbono-carbono es crucial para que las comunidades microbianas rompan el enlace ultra fuerte carbono-flúor. Si bien la ruptura del enlace carbono-carbono no degrada completamente la molécula, los productos resultantes podrían transmitirse a otros microorganismos para la desfluoración en condiciones aeróbicas.
El logro se basa en el trabajo previo de los mismos investigadores, que fueron los primeros en informar sobre la desfluoración microbiana exitosa de una estructura PFAS completamente fluorada al reemplazar los enlaces carbono-flúor con enlaces carbono-hidrógeno.
Las sustancias de perfluoroalquilo y polifluoroalquilo, o PFAS, son un grupo de más de 9000 productos químicos utilizados en innumerables procesos industriales y productos comerciales desde la década de 1940. Como resultado, los PFAS se han abierto camino en el ciclo del agua y ahora se encuentran prácticamente en todas las fuentes de agua. Estos productos químicos contienen un enlace entre los átomos de flúor y carbono que es el enlace simple más fuerte conocido, lo que hace que el PFAS no sea biodegradable y sea resistente a los métodos de tratamiento de agua convencionales. Terminan en los tejidos de los organismos, incluidos los humanos, donde se han asociado con algunos tipos de cáncer, problemas de tiroides e hígado, y probablemente otros problemas de salud, aún poco conocidos.
En un artículo anterior, Yujie Men, profesora asistente de ingeniería química y ambiental, y sus colegas informaron el uso de comunidades microbianas anaeróbicas que a menudo se usan para la decloración para degradar dos PFAS específicos, incluida una estructura totalmente fluorada o perfluorada.
El nuevo artículo lleva esta investigación un paso más allá al mostrar que el punto de entrada de los microbios anaeróbicos fue un doble enlace entre los átomos de carbono ubicados junto al grupo carboxilo de las moléculas FCA. Las ramificaciones de trifluorometilo en el doble enlace podrían mejorar aún más la biodegradabilidad.
Los microbios capaces de hacer este tipo de desfluoración no son raros. Usando lodo activado (comunidades microbianas comúnmente utilizadas en las instalaciones de tratamiento de aguas residuales para descomponer y eliminar la materia orgánica) y una condición anaeróbica, los investigadores repitieron con éxito su experimento anterior con PFAS estructuralmente más similares.
«Actualmente, los biocatalizadores que pueden hacer la desfluoración de compuestos perfluorados como el PFOA son muy raros. Todavía sabemos muy poco sobre qué microbios o enzimas pueden hacer la desfluoración de PFAS en general y cómo», dijo Men. «Nuestro trabajo está a la vanguardia para encontrar esta información».
Incluso cuando los científicos descubren formas de romper el enlace inicial de carbono y flúor en los compuestos perfluorados, su trabajo no termina porque es probable que las moléculas se descompongan en otras moléculas que también podrían ser dañinas. La remediación exitosa de ambientes contaminados con PFAS requiere la descomposición inicial de la molécula original de PFAS seguida de la degradación completa de las moléculas secundarias.
Un estudio reciente del grupo Men demostró que las comunidades de lodos activados podían degradar por completo la molécula secundaria de la degradación química de un tipo de sustancia química perfluorada a través de un proceso conocido como cometabolismo. Su nuevo estudio implica además que simplemente a través de la cooperación entre diferentes grupos microbianos, como las bacterias anaeróbicas y aeróbicas, también se podría lograr una desfluoración más profunda para ciertos químicos perfluorados.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Universidad de California – Riverside. Original escrito por Holly Ober. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
